試析首飾參數(shù)化設(shè)計(jì)與3D打印技術(shù)的關(guān)系

朱煒

摘 要：參數(shù)化設(shè)計(jì)給設(shè)計(jì)師帶來了新的靈感，使得傳統(tǒng)表形態(tài)變更加的豐富和多樣化。利用計(jì)算機(jī)技術(shù)強(qiáng)大的計(jì)算功能，可以通過改變規(guī)則和算法，生成超越人類空間想象的形態(tài)，避免產(chǎn)品單一化，提供了多種備選方案。與參數(shù)化設(shè)計(jì)同時(shí)出現(xiàn)的3D打印概念，其出現(xiàn)把設(shè)計(jì)和制造的過程連接得更加緊密，實(shí)現(xiàn)了無縫對(duì)接的過程，避免了數(shù)據(jù)在傳遞、轉(zhuǎn)譯和表達(dá)的過程出現(xiàn)的信息損失，3D打印技術(shù)的應(yīng)用帶來了一次新的技術(shù)革命。但是目前，參數(shù)化設(shè)計(jì)主要在應(yīng)用于建筑工程領(lǐng)域中的應(yīng)用較多，目前在首飾設(shè)計(jì)領(lǐng)域應(yīng)用尚少，3D打印技術(shù)在制造行業(yè)和建筑行業(yè)研究成果較多，同樣在首飾設(shè)計(jì)的過程中的實(shí)踐較少，因此文章主要討論首飾參數(shù)化設(shè)計(jì)與3D打印技術(shù)的關(guān)系。

關(guān)鍵詞：首飾；數(shù)化設(shè)計(jì)；3D打印

中圖分類號(hào)：TB472 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2017）31-0115-02

1 參數(shù)化設(shè)計(jì)的興起

設(shè)計(jì)以目標(biāo)為導(dǎo)向，以服務(wù)于人為根本，考慮功能性與審美的完美結(jié)合，同時(shí)設(shè)計(jì)也是科學(xué)與藝術(shù)的融合過程，理性與非理性的矛盾斗爭。參數(shù)化設(shè)計(jì)最大的優(yōu)點(diǎn)就是其聯(lián)動(dòng)性，改變其中任意一個(gè)參變量之后，整個(gè)設(shè)計(jì)體系根據(jù)其定義的關(guān)聯(lián)規(guī)則產(chǎn)生相應(yīng)變動(dòng)，并且可以根據(jù)給定的條件計(jì)算出設(shè)計(jì)體系最優(yōu)解。參數(shù)化設(shè)計(jì)過程是在初始模型的基礎(chǔ)上進(jìn)行輸入——響應(yīng)——輸出，最后進(jìn)行不斷調(diào)整與修正形成最優(yōu)解，即在有限的條件限制下的最佳方案[1]。

非線性設(shè)計(jì)是造成設(shè)計(jì)過程中矛盾主要原因，設(shè)計(jì)過程中是相互聯(lián)動(dòng)的過程，如果只孤立改動(dòng)其中一個(gè)點(diǎn)，則會(huì)對(duì)整體設(shè)計(jì)產(chǎn)生未知影響。利用參數(shù)化設(shè)計(jì)，改變其中參變量，按照既定模型實(shí)現(xiàn)不同約束條件下系統(tǒng)的整體變化。工程設(shè)計(jì)即有滿足工程需求的屬性，又有形態(tài)美觀的藝術(shù)性要求，這兩重屬性就是科學(xué)工程理性和感性藝術(shù)性兩者的結(jié)合。參數(shù)化設(shè)計(jì)結(jié)合了科學(xué)性與藝術(shù)性，用科學(xué)的算法和規(guī)則融合藝術(shù)性與科學(xué)性。

典型的參數(shù)化設(shè)計(jì)的產(chǎn)品就是利用參數(shù)化設(shè)計(jì)的手段，首先選擇基本元素，然后根據(jù)基本元素的疊加和變形，生成設(shè)計(jì)方案，實(shí)現(xiàn)了美學(xué)與技術(shù)科學(xué)的完美結(jié)合[2]。

2 3D打印技術(shù)的廣泛應(yīng)用

3D打印技術(shù)故名思義，就是以傳統(tǒng)的2D打印技術(shù)升級(jí)為3D打印技術(shù)，傳統(tǒng)的二維的打印技術(shù)，打出來的是平面的紙張，而三維打印打出來的成品則是立體的實(shí)物。3D打印技術(shù)的主要原理是通過把三維設(shè)計(jì)的立體的模型，經(jīng)過精密的計(jì)算切割成一個(gè)個(gè)小的構(gòu)件，然后通過打印加工，最后把小的構(gòu)建拼接成為一個(gè)立體，這就是分層打印的核心原理[3]。隨著學(xué)者對(duì)于3D打印技術(shù)的不斷深入研究，對(duì)于3D打印的認(rèn)識(shí)也更加的豐富，對(duì)3D打印技術(shù)的內(nèi)涵有了一定的擴(kuò)充，如3D打印技術(shù)不局限于分層打印，現(xiàn)在還有切割打印，如圖1所示。由傳統(tǒng)以增材的打印方式擴(kuò)充到了減材的打印方式。與增材相比較來說，減材的加工方式更為精細(xì)，精確度更高，彌補(bǔ)了增材打印的產(chǎn)品較為粗糙的缺點(diǎn)。另外，以減材打印的方式，對(duì)于材料的選擇范圍更大，一定程度上突破了材料選擇的限制。

最早的3D打印出現(xiàn)在計(jì)算機(jī)連接車床加工，實(shí)現(xiàn)車床對(duì)于電子化的設(shè)計(jì)方案的直接加工。3D打印技術(shù)最早應(yīng)用在醫(yī)療領(lǐng)域用來打印仿生的血管等精密構(gòu)件，隨著3D打印技術(shù)的成熟應(yīng)用，越來越多的學(xué)者專家看到了3D打印技術(shù)所帶來的優(yōu)勢，開始嘗試把3D打印技術(shù)應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，相對(duì)來說應(yīng)用較為廣泛的領(lǐng)域是制造行業(yè)，因?yàn)橹圃煨袠I(yè)的機(jī)械化程度高且對(duì)于產(chǎn)品精度要求更高，所以3D打印技術(shù)的應(yīng)用可以給制造業(yè)帶來極大的優(yōu)勢，如3D打印的鈦合金零部件應(yīng)用于航天領(lǐng)域等，都是3D打印技術(shù)在不斷深入的研究過程中取得的成就。目前研究應(yīng)用較多的是工程領(lǐng)域，受到制造業(yè)的影響，研究的注意力也轉(zhuǎn)移到了建筑行業(yè)，由轉(zhuǎn)配式建筑轉(zhuǎn)向3D打印房子，3D打印房屋的概念已經(jīng)在技術(shù)上可以初步實(shí)現(xiàn)。

目前來說，制約著3D打印技術(shù)的發(fā)展的主要因素之一是，就是3D打印受到機(jī)械的限制，對(duì)于材料的要求更高，因此材料的選擇范圍更小，需要在材料學(xué)上有更大的突破才能夠使得3D打印技術(shù)有更加廣泛的發(fā)展前景。

3 首飾設(shè)計(jì)中參數(shù)化設(shè)計(jì)與3D打印技術(shù)的關(guān)系

3.1 參數(shù)化設(shè)計(jì)給首飾設(shè)計(jì)新的設(shè)計(jì)方式

隨著社會(huì)生活經(jīng)濟(jì)水平的提高，人類的審美觀念有很大的轉(zhuǎn)變，從以前的單純對(duì)珠寶的原石質(zhì)量的要求，逐步擴(kuò)大到了對(duì)于設(shè)計(jì)整體美感的追求。此外，對(duì)于審美觀念來說人類越來越追求新鮮，追求創(chuàng)意。傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)模式下，設(shè)計(jì)師的想象力是有限制的，不可能超越人的想象力去給出設(shè)計(jì)方案，但是參數(shù)化設(shè)計(jì)的出現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)了人與計(jì)算機(jī)的交互功能，通過編譯程序等手段可以設(shè)計(jì)出超越人類想象力的造型，保證了設(shè)計(jì)的高度創(chuàng)意，因此參數(shù)化設(shè)計(jì)為首飾設(shè)計(jì)提供了新鮮的活力。參數(shù)化的實(shí)際方法給首飾設(shè)計(jì)師帶來了一場創(chuàng)意的革命，在提供設(shè)計(jì)的工具的同時(shí)，也產(chǎn)生了新的靈感的碰撞。

3.2 3D打印技術(shù)是首飾參數(shù)化設(shè)計(jì)的表達(dá)載體

3D打印技術(shù)的出現(xiàn)直接使得設(shè)計(jì)師的設(shè)計(jì)方案直接可以通過機(jī)械的加工變成與設(shè)計(jì)方案完全一致的設(shè)計(jì)成果。充分保證了設(shè)計(jì)師的設(shè)計(jì)理念被原汁原味的表達(dá)出來，同時(shí)3D打印還具有精度高的特點(diǎn)，能夠分毫不差的呈現(xiàn)出完美的作品，尤其適合于首飾制作的過程中對(duì)精細(xì)程度的要求[4]。3D打印技術(shù)完美彌補(bǔ)了傳統(tǒng)首飾設(shè)計(jì)過程與制作過程的斷層問題。尤其首飾設(shè)計(jì)加工，具有一次性的特點(diǎn)，3D打印技術(shù)更是可以根據(jù)不同的設(shè)計(jì)方案的調(diào)整制作出不同的首飾實(shí)物，因此3D打印技術(shù)是首飾參數(shù)化設(shè)計(jì)的表達(dá)載體。3D打印技術(shù)對(duì)于首飾設(shè)計(jì)領(lǐng)域來說，提供的不僅僅是一種加工方式，同時(shí)也轉(zhuǎn)變了設(shè)計(jì)師的設(shè)計(jì)思路，給設(shè)計(jì)師提供了一些材料的選擇，首飾的材料不僅可以選用傳統(tǒng)的金屬類材料，也可以選擇一些復(fù)合塑料、陶瓷等，對(duì)于設(shè)計(jì)師來說是一種新的嘗試，也是一種新的審美觀念的轉(zhuǎn)變，如果成功的應(yīng)用，將會(huì)推動(dòng)潮流的發(fā)展。

3.3 首飾設(shè)計(jì)中參數(shù)化設(shè)計(jì)與3D打印技術(shù)的應(yīng)用

對(duì)于首飾設(shè)計(jì)中參數(shù)化設(shè)計(jì)與3D打印技術(shù)的應(yīng)用并不是空想與空穴來風(fēng)，其中已經(jīng)有了具體的實(shí)踐內(nèi)容。首飾設(shè)計(jì)中參數(shù)化設(shè)計(jì)與3D打印技術(shù)的應(yīng)用步驟主要分為以下幾個(gè)步驟：（1）參數(shù)化設(shè)計(jì)：選擇參數(shù)化設(shè)計(jì)的原型，然后利用犀牛軟件進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計(jì)，如圖2所示就是以Voronoi為原型，進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計(jì)的首飾作品；（2）選擇合適的材料：目前來說3D打印所能夠選擇的材料的范圍并不是很廣泛，主要有塑料、陶瓷、高分子塑料材料等，都是以顆粒狀態(tài)存在的材料才能夠保證3D打印過程中的順利進(jìn)行；（3）然后設(shè)計(jì)連接打印，直接3D打印出來的首飾成品，如圖2所示。

4 結(jié)束語

目前對(duì)于首飾設(shè)計(jì)中的參數(shù)化與3D打印技術(shù)的應(yīng)用，多是參照其他領(lǐng)域中的應(yīng)用而隨之產(chǎn)生，一方面在理論研究中，3D打印技術(shù)應(yīng)用于首飾的加工中缺少其獨(dú)特的理論支撐和依據(jù)，沒有理論的指導(dǎo)則實(shí)踐的方向很難掌控[5]。另外一方面對(duì)于3D打印技術(shù)從技術(shù)角度來說，應(yīng)用于首飾的加工還存在很多難點(diǎn)，例如首飾的尺寸都比較小，打印材料單一等，打印出來的首飾并不能夠滿足正常佩戴的要求。首飾設(shè)計(jì)領(lǐng)域中的參數(shù)化設(shè)計(jì)和打印的成品也不是很多，對(duì)于大眾來說并沒有帶來普遍性的傳播，對(duì)于打印首飾這一概念沒有接受。綜上所述，首飾參數(shù)化設(shè)計(jì)與3D打印技術(shù)的應(yīng)用需要不斷地進(jìn)行設(shè)計(jì)、選擇材料和打印技術(shù)等方面的嘗試與研究，而這一過程需要眾多學(xué)者后續(xù)的不斷努力。

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